JP4673419B2 - Combustion equipment - Google Patents
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Description
本発明は、パイロットバーナを有する燃焼装置に関する。 The present invention relates to a combustion apparatus having a pilot burner.
工業炉では、安全のために、バーナが燃焼していることを監視する必要がある。例えば特許文献1には、火炎の発する紫外線を検出する紫外線火炎センサによって燃焼状態を監視することが記載されている。
In an industrial furnace, it is necessary to monitor that the burner is burning for safety. For example,
パイロットバーナでメインバーナに点火する燃焼装置を用いる場合、パイロットバーナが燃焼状態であれば、当然、メインバーナも燃焼していると考えられるため、従来、パイロットバーナの火炎を検出するセンサだけを設けることが多かった。しかしながら、2008年に改正されたJIS−B8415「工業用燃焼炉の安全通則」では、パイロットバーナとメインバーナの燃焼状態を個別に監視することが必須とされている。 When using a combustion device that ignites the main burner with the pilot burner, if the pilot burner is in a combustion state, it is naturally considered that the main burner is also burning, so conventionally only a sensor for detecting the flame of the pilot burner is provided. There were many things. However, according to JIS-B8415 “General Rules for Industrial Combustion Furnace” revised in 2008, it is essential to individually monitor the combustion state of the pilot burner and the main burner.
紫外線火炎センサは、検出視野に、パイロットバーナの火炎とメインバーナの火炎とが存在する場合、いずれの火炎であるかを判別できない。そこで、特許文献2に記載の燃焼装置では、パイロットバーナの火炎が届かない、燃焼装置本体から遠く離れた炉内でメインバーナの火炎を監視するために、炉壁に別途貫通孔を設けてセンサを設置している。また、このような構成は、バーナ本体とメインバーナ用センサとの位置関係が現地工事によって決定されるため、慎重な施工が必要とされる。また、既存の炉の燃焼装置を交換する際、新たに、炉体に貫通孔を開ける必要がある。
When the flame of the pilot burner and the flame of the main burner are present in the detection field of view, the ultraviolet flame sensor cannot determine which flame it is. Therefore, in the combustion apparatus described in
また、パイロットバーナの火炎の検出は、特許文献2に記載されているように、パイロットバーナの空気流路の後端に検出孔を設けて紫外線火炎センサを配設することが行われていた。しかしながら、メインバーナの燃焼時には、パイロットバーナ用の紫外線火炎センサがメインバーナの火炎を検出してしまうため、メインバーナの非燃焼時にしかパイロットバーナの燃焼を確認することができず、改正JISが要求する個別火炎監視を満足しない。
Further, as described in
前記問題点に鑑みて、本発明は、パイロットバーナの火炎と、メインバーナの火炎とを個別に検出できる、構造の簡単な燃焼装置を提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a combustion apparatus with a simple structure that can individually detect a flame of a pilot burner and a flame of a main burner.
前記課題を解決するために、本発明による燃焼装置は、主燃焼用燃料を供給する燃料ノズルと、主燃焼用空気を供給する空気供給口と、前記空気供給口の下流側で拡径して、前記主燃焼用空気の気流の外側に、環状または筒状に形成されたパイロット燃焼空間と、前記パイロット燃焼空間に、接線方向にパイロット空気およびパイロット燃料を吹き込んでパイロット火炎を形成するパイロットバーナと、前記主燃焼用空気の流路を直視せず、前記パイロット燃焼空間を見通して、前記パイロット火炎を検出するパイロット火炎センサと、前記パイロット燃焼空間を直視せずに、前記主燃焼用燃料が燃焼して形成するメイン火炎を検出するメイン火炎センサとを有するものとする。 In order to solve the above-described problems, a combustion apparatus according to the present invention has a fuel nozzle that supplies main combustion fuel, an air supply port that supplies main combustion air, and a diameter that is increased downstream of the air supply port. A pilot combustion space formed in an annular or cylindrical shape outside the air flow of the main combustion air, and a pilot burner for injecting pilot air and pilot fuel into the pilot combustion space in a tangential direction to form a pilot flame A pilot flame sensor that detects the pilot flame without looking directly at the flow path of the main combustion air and looking at the pilot combustion space; and the main combustion fuel burns without looking directly at the pilot combustion space And a main flame sensor for detecting the main flame formed.
この構成によれば、パイロットバーナの火炎を、主燃焼用空気の気流の影響を受けないパイロット燃焼空間に環状に形成するので、パイロットバーナの火炎がパイロット燃焼空間内に留まる。このため、主燃焼用空気の流路を見通すメイン火炎センサが、パイロットバーナの火炎を検知することがない。また、パイロット火炎センサは、主燃焼用空気の流路を直視しないので、メインバーナの火炎を検知しない。 According to this configuration, since the flame of the pilot burner is formed in an annular shape in the pilot combustion space that is not affected by the airflow of the main combustion air, the pilot burner flame remains in the pilot combustion space. For this reason, the main flame sensor which looks through the flow path of the main combustion air does not detect the flame of the pilot burner. Further, since the pilot flame sensor does not directly look at the flow path of the main combustion air, it does not detect the flame of the main burner.
また、本発明の燃焼装置において、前記パイロット火炎センサは、前記パイロットバーナ後端に設けられ、前記パイロット空気の流路から前記パイロット燃焼空間を見通してもよい。 In the combustion apparatus of the present invention, the pilot flame sensor may be provided at a rear end of the pilot burner, and the pilot combustion space may be seen from the pilot air flow path.
この構成によれば、パイロット空気の流路から主燃焼用空気の流路を見通すことができないので、パイロット火炎センサがメインバーナの火炎を検知することがない。 According to this configuration, since the main combustion air passage cannot be seen from the pilot air passage, the pilot flame sensor does not detect the flame of the main burner.
また、本発明の燃焼装置において、前記メイン火炎センサは、前記空気供給口を介して、前記空気供給口と同軸方向に前記主燃焼用空気の流路を見通して前記メイン火炎を検出してもよい。 In the combustion apparatus of the present invention, the main flame sensor may detect the main flame through the air supply port while looking at the flow path of the main combustion air in the same direction as the air supply port. Good.
この構成によれば、メインバーナの後端にメイン火炎センサを設けるので、燃焼装置本体や炉体にセンサ用の孔を設ける必要がなく、装置が大型化しない。このため、既存設備の燃焼装置と取り付け寸法を合わせることができ、炉体に手を加えることなく、燃焼装置を交換できる。 According to this configuration, since the main flame sensor is provided at the rear end of the main burner, it is not necessary to provide a sensor hole in the combustion apparatus main body or the furnace body, and the apparatus is not enlarged. For this reason, it can match with the combustion apparatus of the existing equipment, and can replace a combustion apparatus, without adding a hand to a furnace body.
また、本発明の燃焼装置において、前記パイロット燃焼空間は、溝状に形成されていてもよい。 In the combustion apparatus of the present invention, the pilot combustion space may be formed in a groove shape.
この構成によれば、主燃焼用空気の気流の巻き込みが少なく、パイロットバーナの火炎を主燃焼用空気の流路にはみ出させない。 According to this configuration, there is little entrainment of the air flow of the main combustion air, and the flame of the pilot burner does not protrude into the main combustion air flow path.
また、本発明の燃焼装置において、前記パイロット燃焼空間の下流側に、拡径した1次燃焼空間を有してもよい。 In the combustion apparatus of the present invention, a primary combustion space having an enlarged diameter may be provided on the downstream side of the pilot combustion space.
この構成によれば、1次燃焼空間において、主燃焼用燃料と主燃焼用空気とを混合して燃焼させることで、安定した燃焼が可能になる。 According to this configuration, stable combustion is possible by mixing the main combustion fuel and the main combustion air in the primary combustion space and burning them.
また、本発明の燃焼装置において、前記メイン火炎センサは、前記1次燃焼空間に開口する貫通孔を見通してもよい。 Moreover, the combustion apparatus of this invention WHEREIN: The said main flame sensor may look through the through-hole opened to the said primary combustion space.
この構成によれば、メインバーナの火炎を確実に検出でき、液体燃料を使用する場合にも、メイン火炎センサの視野が燃料によって遮断されない。 According to this configuration, the flame of the main burner can be reliably detected, and even when liquid fuel is used, the field of view of the main flame sensor is not blocked by the fuel.
本発明によれば、主燃焼用空気の気流を取り囲むパイロット燃焼空間を設け、パイロットバーナの火炎を環状に形成してパイロット燃焼空間内に留めるので、燃焼装置の内部または近傍において、パイロットバーナの火炎を誤検出することなく、メインバーナの火炎を独立して検出できる。 According to the present invention, the pilot combustion space surrounding the air flow of the main combustion air is provided, and the flame of the pilot burner is formed in an annular shape so as to remain in the pilot combustion space. The flame of the main burner can be detected independently without erroneously detecting.
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1および図2に、本発明の第1実施形態の燃焼装置1を示す。燃焼装置1は、炉壁2に設けた開口に取り付けられ、炉内に火炎を形成する。燃焼装置1は、炉壁2に固定された装置本体3に、メインバーナ4とパイロットバーナ5とが取り付けられてなる。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a
メインバーナ4は、主燃焼用燃料(例えば天然ガス)を供給する燃料ノズル6と、装置本体3に主燃焼用空気を燃料ノズル6に沿って吹き込む空気供給口7と、空気供給口7を介して、燃料ノズル6および空気供給口7と同軸に、装置本体3内の主燃焼用空気の流路を見通すメイン火炎センサ8とを有する。メイン火炎センサ8は、火炎が発する特定波長の紫外線を検出する紫外線火炎センサである。また、メイン火炎センサ8は、メインバーナ4の後端に設けられた貫通孔9から、図中に一点鎖線で示す方向に、装置本体3および炉内を見通す。
The main burner 4 includes a
装置本体3は、空気供給口7から吹き込まれた主燃焼用空気の流路を取り囲むように、空気供給口7の下流側を拡径してなる空気供給口7と同軸の環状溝10が形成されており、環状溝10は、主燃焼用空気の気流の外側に、主燃焼用空気の影響(空気の巻き込み)を受けないパイロット燃焼空間11を構成している。さらに、装置本体3は、環状溝10の下流側に、主燃焼用空気の流路を再度拡径してなる1次燃焼空間12を有する。
The
図2に示すように、パイロットバーナ5は、パイロット空気の流路を構成するバーナ本体13の中に、パイロット燃料(例えば天然ガス)を供給する燃料ノズル14が延伸し、バーナ本体13の後端に配設され、バーナ本体13内のパイロット空気の流路を介して燃料ノズル14と平行にパイロット燃焼空間11を見通す紫外線火炎センサであるパイロット火炎センサ15とを有する。
As shown in FIG. 2, in the
パイロットバーナ5は、環状溝10の底壁に沿って、パイロット燃料およびパイロット空気をパイロット燃焼空間11に接線方向に吹き込んで、パイロット燃焼空間11内に、環状溝10の底壁に沿って延伸する環状の火炎を形成する。ここで、パイロットバーナ5は、形成する火炎がパイロット燃焼空間11から内側の主燃焼用空気の流路にはみ出さないようなものを選択することが重要である。
The
メイン火炎センサ8は、主燃焼用空気の流路を、主燃焼用空気の流れ方向に上流側から見通すので、主燃焼用空気と主燃焼用燃料とが混合燃焼して形成する火炎の長短に拘わらず、形成された火炎を確実に検出できる。一方、メイン火炎センサ8は、主燃焼用空気の流路の外側に形成されたパイロット燃焼空間11内を見通すことができない。つまり、メイン火炎センサ8は、パイロット燃焼空間11を直視しないので、メインバーナ4の火炎を検出することはできるが、パイロット燃焼空間11内に留まるパイロットバーナ5の火炎を検出し得ない。
The
また、図2に示すように、メイン火炎センサ8の取り付け位置を、空気供給口7の軸周りの角度において、パイロットバーナ5の火炎の下流側(パイロットバーナ5から遠くなる方向)になるようにすれば、仮に、パイロットバーナ5の火炎が主燃焼用空気の流路にはみ出したとしても、メイン火炎センサ8が誤ってパイロットバーナ5の火炎を検出しないようにできる。
Further, as shown in FIG. 2, the attachment position of the
パイロット火炎センサ15は、パイロットバーナ5がパイロット燃焼空間11内に形成する火炎を検出できるが、主燃焼用空気の流路を見通すことができないので、メインバーナ4が形成する火炎を検出し得ない。
The
以上のように、燃焼装置1において、メイン火炎センサ8およびパイロット火炎センサ15は、燃焼空気の流路を介して火炎を検出するので、メイン火炎センサ8およびパイロット火炎センサ15に向かって火炎から煤等が流れて来ない。このため、メイン火炎センサ8およびパイロット火炎センサ15の視界が煤等によって遮られることがなく、メイン火炎センサ8およびパイロット火炎センサ15やその視野に煤等の付着が少ないのでメンテナンスが簡単である。
As described above, in the
また、この燃焼装置1は、メインバーナ4の火炎を検出するメイン火炎センサ8のために、炉壁2や装置本体3に孔を設ける必要がないので装置が大型化しない。このため、燃焼装置1は、既存の炉に設置されている燃焼装置と、炉体の開口を大きくしたり別の孔を開けたりすることなく、容易に交換することができる。
Further, the
続いて、図3に、本発明の第2実施形態の燃焼装置1を示す。尚、これ以降、先に説明した実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。本実施形態の燃焼装置1において、パイロット燃焼空間11は、U字型の溝10によって構成されている。また、本実施形態の燃焼装置1では、装置本体3に、1次燃焼空間12に開口する貫通孔9が設けられ、メイン火炎センサ8は、装置本体3の貫通孔9を見通して1次燃焼空間12内の主燃焼用空気の流路を監視するように配設されている。
Then, the
本実施形態は、主燃焼用燃料として重油等を用いたとき、第1実施形態のようにメインバーナ4の後端にメイン火炎センサ8を配設すると、液体の主燃焼用燃料がメイン火炎センサ8の視野を遮るという不具合を改善したものである。また、本実施形態では、溝10をU字型の、熱応力が集中しやすい角のない形状としたので、装置本体3に、熱履歴による割れが生じにくい。
In this embodiment, when heavy oil or the like is used as the main combustion fuel, if the
また、本実施形態では、第1実施形態と比べて、メインバーナ4の燃料ノズル6が長い。これは、本実施形態の燃料ノズル6が、先端が封止され、主燃焼用燃料を径方向の孔から流出させるものであるため、主燃焼用燃料と主燃焼用空気とが混合しやすいからである。
In the present embodiment, the
この燃焼装置1では、パイロットバーナ5の火炎がパイロット燃焼空間11内に留まり、1次燃焼空間12に漏れ出すことがないので、メイン火炎センサ8は、1次燃焼空間12の内部または燃焼装置1近傍の炉内を監視して、メインバーナ4の燃焼の有無を正確に確認できる。従って、本実施形態の燃焼装置1も、装置本体3が大型化せず、既存設備の燃焼装置と容易に置き換えることができる。また、メイン火炎センサ8で、1次燃焼空間12の内部または燃焼装置1近傍の炉内を監視すればよいので、燃焼装置1の燃焼容量を絞ったとき(ターンダウン時)にも、メインバーナ4の燃焼状態を確実に検出できる。
In this
さらに、図4に、本発明の第3実施形態の燃焼装置1を示す。本実施形態において、パイロット燃焼空間11は、装置本体3の主燃焼用空気の流路を不連続(ステップ状)に急拡大したことによって生じた、主燃焼用空気が巻き込むことのできない環状の領域であり、1次燃焼空間12と一体である。つまり、本発明において、パイロット燃焼空間11は、主燃焼用空気の流れを環状または筒状に取り囲み、内部のガスが主燃焼用空気の気流に引き出されないような空間であればよい。
Further, FIG. 4 shows a
さらに、図5に、本発明の第4実施形態の燃焼装置1を示す。本実施形態では、装置本体3に、パイロット燃焼空間11に開口する貫通孔16が形成されており、パイロット火炎センサ15は、貫通孔16を見通して、パイロット燃焼空間11内に形成されるパイロットバーナ5の火炎を監視するように配設されている。本実施形態が示すように、パイロット火炎センサ15の位置も、パイロットバーナ5の後端に限られないが、パイロット火炎センサ15は、メインバーナ4の火炎が形成され得る主燃焼用空気の流路を直視しないように配設する必要がある。
Further, FIG. 5 shows a
1…燃焼装置
2…炉壁
3…装置本体
4…メインバーナ
5…パイロットバーナ
6…燃料ノズル
7…空気供給口
8…メイン火炎センサ
9…貫通孔
10…溝
11…パイロット燃焼空間
12…1次燃焼空間
13…バーナ本体
14…燃料ノズル
15…パイロット火炎センサ
16…貫通孔
DESCRIPTION OF
Claims (6)
主燃焼用空気を供給する空気供給口と、
前記空気供給口の下流側で拡径して、前記主燃焼用空気の気流の外側に、環状または円筒状に形成されたパイロット燃焼空間と、
前記パイロット燃焼空間に、接線方向にパイロット空気およびパイロット燃料を吹き込んでパイロット火炎を形成するパイロットバーナと、
前記主燃焼用空気の流路を直視せず、前記パイロット燃焼空間を見通して、前記パイロット火炎を検出するパイロット火炎センサと、
前記パイロット燃焼空間を直視せずに、前記主燃焼用燃料が燃焼して形成するメイン火炎を検出するメイン火炎センサとを有することを特徴とする燃焼装置。 A fuel nozzle for supplying the main combustion fuel;
An air supply port for supplying main combustion air;
A pilot combustion space formed in an annular shape or a cylindrical shape outside the air flow of the main combustion air, having a diameter expanded on the downstream side of the air supply port,
A pilot burner that forms pilot flame by blowing pilot air and fuel in a tangential direction into the pilot combustion space;
A pilot flame sensor that detects the pilot flame without looking directly at the flow path of the main combustion air and looking at the pilot combustion space;
And a main flame sensor for detecting a main flame formed by combustion of the main combustion fuel without directly looking at the pilot combustion space.
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